[发明专利]荧光拉曼同步块状物探测装置

说明书

本发明提供了一种荧光拉曼同步块状物探测装置，用于同时探测出块状待测物的元素组成信息和分子结构信息，包括：光源生成部，包含：激光器、使激光光束转换为基频光和倍频光的非线性倍频晶体、对基频光和倍频光进行分束的分束片；荧光激发部，包含：第一阔束用凹面镜、将基频光聚焦到块状待测物上使块状待测物的表层形成小颗粒物的第一聚焦用凸透镜；拉曼激发部，包含：第二阔束用凹面镜、将倍频光聚焦到小颗粒物上的第二聚焦用凸透镜；以及光谱探测部，包含：收集反射出的探测用光信号的收集用凹面镜、第一光斑切割镜组、第二光斑切割镜组、离轴抛物面镜、过滤单元、根据拉曼信号、荧光信号得到分子结构信息、元素组成信息的光谱分析单元。

技术领域

本发明涉及一种光谱探测装置，具体涉及一种荧光拉曼同步块状物探测装置。

背景技术

由于激光光谱技术在非接触、高精度、低成本方面的特点，使其成为当今主流的未知物成分标定技术。现有的激光光谱技术包括：激光诱导荧光光谱技术、拉曼光谱技术、红外光谱技术、吸收光谱技术、激光诱导反斯托克斯光谱技术、太赫兹时域光谱技术等。

其中，激光诱导荧光光谱技术作为一种常用光谱技术，虽然能将块状物表面破坏从而进而探测内层，但是它只能测出待测物的组成元素信息，无法探测出复杂结构。

另外，拉曼光谱技术是当今国际上最常用的用于未知物成分标定的光谱手段。它通过将一束激光照射到待测物上，然后探测散射光的拉曼光谱，最后利用拉曼频移即可标定未知物成分。正是因为拉曼光谱技术具备待测物无须事先制备、精确、探测时间短等特殊优势，使得它成为当今最常用的物质检测手段。

然而，在对块状物体成分标定方面，拉曼光谱技术也存在较大缺陷。原因在于：1)块状物多为固体，分子间距离较小，导致拉曼光谱结构复杂，实际探测时往往出现多道谱线重叠的情况，极难分辨；2)块状物表面成分和内部成分可能不同，拉曼光谱技术只能探测块状物体表面成分；3)现有拉曼光谱技术在探测固体时，探测时间较长，无法实现快速成分标定。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够同时探测出块状待测物的元素组成信息和分子结构信息并且探测精度高的荧光拉曼同步块状物探测装置。

本发明提供了一种荧光拉曼同步块状物探测装置，用于同时探测出块状待测物的元素组成信息和分子结构信息，具有这样的特征，包括：光源生成部，包含：用于产生激光光束的激光器、设置在激光光束的光路上用于使激光光束转换为基频光和倍频光的非线性倍频晶体、以及用于对基频光和倍频光进行分束的分束片；荧光激发部，设置在基频光的光路上，包含：用于对基频光进行阔束的第一阔束用凹面镜、以及将阔束后的基频光聚焦到块状待测物上使得块状待测物的表层被剥离从而形成复数个小颗粒物的第一聚焦用凸透镜；拉曼激发部，设置在倍频光的光路上，包含：用于对倍频光进行阔束的第二阔束用凹面镜、以及将阔束后的倍频光聚焦到小颗粒物上的第二聚焦用凸透镜；以及光谱探测部，包含：对基频光和倍频光反射出的包含荧光信号和拉曼信号的探测用光信号进行收集的收集用凹面镜、将收集到的探测用光信号切割为复数个条状光斑的第一光斑切割镜组、对切割后得到的条状光斑进行整形的第二光斑切割镜组、对整形后的条状光斑进行聚焦的离轴抛物面镜、用于过滤出荧光信号和拉曼信号的过滤单元、根据拉曼信号得到分子结构信息并根据荧光信号得到元素组成信息的光谱分析单元。

在本发明提供的荧光拉曼同步块状物探测装置中，还可以具有这样的特征：其中，过滤单元包含：带通滤波片和衰减片，带通滤波片滤掉基频光和倍频光，仅让拉曼信号通过，衰减片使荧光信号衰减后通过。

在本发明提供的荧光拉曼同步块状物探测装置中，还可以具有这样的特征：其中，光谱分析单元包含：用于对拉曼信号和荧光信号中的光束进行分散处理的光谱仪、以及对分散处理后的光束进行成像以得到特征光谱并进一步得到分子结构信息和组成元素信息的增强电荷耦合器件。